(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する発光部と、
前記発光部から発せられた光を受光する受光部と、
移動体とともに移動して前記発光部から前記受光部に至る光の経路を横切るとともに、この横切っている部分においては、前記受光部に対する光の照射位置を移動させることで前記受光部に到達する光の照射面積を前記移動体の位置に応じて変化させるとともに、前記光を屈折させることで単位面積当たりの光量を前記移動体の位置に応じて変化させる光透過部材と、を具備する
ことを特徴とする光センサ。
【請求項２】
請求項１記載の光センサにおいて、
前記光透過部材は、前記光が入射される入射面と、入射された光が出射させる出射面とを有し、当該光透過部材は、透明部材によって、前記光透過部材が移動する方向に対して前記入射面と出射面との厚さが漸次変化するように形成された
ことを特徴とする光センサ。
【請求項３】
請求項２記載の光センサにおいて、
前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一方の面は、球面凹レンズまたは非球面凹レンズの一部を用いた形状とした
ことを特徴とする光センサ。
【請求項４】
請求項２記載の光センサにおいて、
前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一方の面は、シリンドリカル凹レンズの一部を用いた形状とした
ことを特徴とする光センサ。
【請求項５】
請求項１記載の光センサにおいて、
前記光透過部材には、前記移動体へ取付ける取付部を形成した
ことを特徴とする光センサ。
【請求項６】
請求項１〜４記載のいずれかに１に記載の光センサにおいて、
鍵と、該鍵の動作に応じて対応する弦を打撃するハンマを備える鍵盤楽器において、前記鍵またはハンマに前記光透過部材を設け、該鍵またはハンマの移動状態を検出する
ことを特徴とする光センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体の移動状態を検出する光センサに関し、例えば、鍵盤楽器のハンマが弦を打撃するタイミング等の移動状態を検出するのに用いて好適な光センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍵盤楽器としてのピアノは、演奏者が鍵を押下すると、これに連動してダンパが弦から離れると共にハンマが回動し、打弦が行われる。また、離鍵が行われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このように楽音は、押鍵→ダンパ離弦→打弦→止音という一連の動作によって発生されるのが通常である。
このため、自動演奏を行う自動ピアノにおいては、上記一連の動作に基づいて演奏情報を記憶し、再生時には読出された演奏情報に基づいて鍵および又はペダルの動作を制御することが行われる。
この場合、鍵或いはペダルの制御は、演奏情報に基づいて、一方においてアクチュエータであるソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマが回動して打弦を行い、他方においてソレノイドを励磁してペダルを駆動し、伸音、弱音或いは止音を行っている。
【０００３】
また、このような自動ピアノにおいては、弦を打撃するハンマの動きをセンサで検知し、これを演奏データとして記憶したり、これを電子音源に供給して楽音を電子的に発生することが行われている。
従来の自動ピアノには、例えば、光センサなどのハンマセンサをハンマアクション機構に取り付け、このセンサによってハンマが弦を打撃するタイミングと速度とを検出していた。
【０００４】
そこで、上述したハンマセンサにおける打弦タイミングおよび速度の検出について、図１９の概略図を参照しつつ説明する。
図１９に示すハンマ１００は、Ａを回動中心としてＢ方向に移動するハンマシャンク１０１とその先端に固定されたハンマヘッド１０２とからなる。
【０００５】
ハンマセンサ１１１は、ハンマセンサ用取付ブラケット１１０上に配設され、対向配置される発光部１１２Ａおよび受光部１１２Ｂ（図２０〜図２２参照）を有するセンサ本体１１２と、このセンサ本体１１２の光ビームＰを透過／遮断するシャッタ１１３とによって構成されている。シャッタ１１３は、ハンマシャンク１０１に穿設した孔に一部を挿入して接着することによってハンマシャンク１０１に取付けられている。この受光部１１２Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信号を発生する。
【０００６】
ハンマ１００の打弦タイミングおよび速度は、次のようにしてハンマセンサ１１１により検出される。ハンマ１００が弦Ｓに近づくとハンマシャンク１０１に取付けたシャッタ１１３がセンサ本体１１２内に挿入され、図１９の一点鎖線で示すように、シャッタ１１３の先端縁がセンサ本体１１２の光ビームＰを横切ることになる。これにより、シャッタ１１３は発光部１１２Ａから照射される光を遮光し、受光部１１２Ｂで受光される光を遮断する。この遮光タイミングがコントローラ（図示せず）によって検出される。このときのハンマ１００およびハンマシャンク１０１の位置を図１９においてＨ１で示す。その後、ハンマシャンク１０１がさらに矢印Ｂ方向に回動し、図１９に二点鎖線で示すように、シャッタ１１３の窓１１３ａが光ビームＰを横切る。これにより、光ビームＰの光は、窓１１３ａを通過して受光部１１２Ｂに照射されて再び受光状態になる。ハンマセンサ１１１は、この受光タイミングがコントローラによって検出される。そのときのハンマ１００およびハンマシャンク１０１の位置を図１９においてＨ２で示す。
【０００７】
以上のようにして、コントローラは、ハンマセンサ１１１を用いて遮光タイミングおよび受光タイミングを検出することにより、位置Ｈ１における遮光タイミングからＨ２における受光タイミングに至るまでの時間からハンマ１００が打弦する直前の打弦速度を算出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したハンマセンサ（光センサ）１１０の検出動作について、図２０〜図２３を参照しつつ説明する。なお、図２０ないし図２２は、シャッタ１１３によって光ビームＰを遮光するまでの状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。
【０００９】
図２０（ａ）は、発光部１１２Ａから受光部１１２Ｂに届く光ビームＰが、矢印Ｂ方向に移動するシャッタ１１３によって遮光される前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したものである。図２０（ｂ）は、受光部１１２Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ１１３の移動状態を、図２０（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
この状態においては、シャッタ１１３は発光部１１２Ａからの光を遮っていない。このため、受光部１１２Ｂからコントローラに供給される出力信号は、図２３のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の値となる。
この図２３は、シャッタ１１３の移動量に対する受光部１１２Ｂからの出力信号を示した特性線図である。
【００１０】
図２１（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシャッタ１１３によって光ビームＰのほぼ半分が遮光された状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。図２１（ｂ）は、受光部１１２Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ１１３の移動状態を、図２１（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
この状態においては、シャッタ１１３は光ビームＰのほぼ半分だけ遮っている。このため、受光部１１２Ｂからコントローラに供給される出力信号は、図２３のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）の値となる。
【００１１】
図２２（ａ）は、シャッタ１１３によって光ビームＰが完全に遮光された状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図２２（ｂ）は、受光部１１２Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ１１３の移動状態を、図２２（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
この状態においては、シャッタ１１３は光ビームＰを完全に遮っている。このため、受光部１１２Ｂからコントローラに供給される出力信号は、図２３のＥｎｄ位置（Ｅ）の値となる。
【００１２】
このように、従来技術によるハンマセンサ（光センサ）１１１は、発光部１１２Ａから受光部１１２Ｂに届く光ビームＰをシャッタ１１３によって遮光することにより、シャッタ１１３の移動に伴って受光部１１２Ｂにおける受光面積を変化させていた。しかし、光ビームＰがほぼ円形であり、この光ビームＰをシャッタ１１３で順次遮光させるため、シャッタ１１３の移動量に対する出力信号の変化は比較的急激に変化するようになり、所望の特性（例えば、線形）が得られない（図２３参照）。
【００１３】
そこで、この特性を改良するために、特開平７−１１０６８２号公報等のように、窓部を平行四辺形に形成すると共に、先端をこの平行四辺形とほぼ平行に傾斜されたシャッタがある（以下、「他の従来技術」という）。
しかし、この他の従来技術においても、シャッタの移動量に対する出力信号の特性は、従来技術よりも改良できるものの、やはり所望の特性（例えば、線形）が得られなかった。
【００１４】
これらの従来技術では、発光部から発生する光ビームの形状に拘束されてしまい、センサからの出力信号がシャッタの移動量に対して所望の特性（例えば、線形）とならず、コントローラは出力信号を補正処理する機能を備える必要があった。
【００１５】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、光透過部材の移動量に対する受光部からの出力信号による特性を、光ビームの形状に拘束されずに、例えば線形な特性とすることにより、出力信号の処理を簡単に行うことのできる光センサを提供することをを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光を発生する発光部と、前記発光部から発せられた光を受光する受光部と、移動体とともに移動して前記発光部から前記受光部に至る光の経路を横切るとともに、この横切っている部分においては、前記受光部に対する光の照射位置を移動させることで前記受光部に到達する光の照射面積を前記移動体の位置に応じて変化させるとともに、前記光を屈折させることで単位面積当たりの光量を前記移動体の位置に応じて変化させる光透過部材と、を具備することを特徴としている。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光センサにおいて、前記光透過部材は、前記光が入射される入射面と、入射面から入射された光を出射させる出射面とを有し、当該光透過部材は、透明部材によって、前記光透過部材が移動する方向に対して前記入射面と出射面との厚さが漸次変化するように形成されたことを特徴とするしている。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光センサにおいて、前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一方の面は、球面凹レンズまたは非球面凹レンズの一部を用いた形状としたことを特徴としている。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光センサにおいて、前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一方の面は、シリンドリカル凹レンズの一部を用いた形状としたことを特徴としている。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の光センサにおいて、前記光透過部材には、前記移動体へ取付ける取付部を形成したことを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項１〜４記載のいずれかに１に記載の光センサにおいて、鍵と、該鍵の動作に応じて対応する弦を打撃するハンマを備える鍵盤楽器において、前記鍵またはハンマに前記光透過部材を設け、該鍵またはハンマの移動状態を検出することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。
【００２５】
１．第１の実施形態
まず、図１および図２に基づいて第１の実施形態による光センサが適用されるグランドピアノ形の自動ピアノの構成について説明する。
【００２６】
〈１〉自動ピアノ
〈１−１〉自動ピアノの全体構成
鍵１は、棚板２の上にキーフレーム又は筬３を介して配設された筬中４に、バランスピン５を介して回動自在に支持されている。このようにして、複数の鍵１が図面の表裏方向である左右方向に並設され、鍵盤が構成されている。棚板２は、脚６の上端に脚桁７を介して水平に固定されている。
また、棚板２の下面にペダル持竿８およびペダル笠木９が設けられ、ペダル笠木９には、下方に延びるペダル柱１０が支持されている。ペダル柱１０の下端には、ソフトペダル、ラウドペダルおよびソステヌートペダル（いずれも図示せず）が設けられている。これらペダルは、それぞれ、音を弱める、音を強める、音を延ばすためのペダルである。これらペダルの操作は、ソフトペダルレバー、ラウドペダルレバーおよびソステヌートペダルレバーを介して所定の機構に伝えられるようになっている。
なお、このペダル関連の機構は、周知のピアノと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
〈１−２〉ハンマアクション機構
鍵１の後端部の上方には、前後方向に水平に延びる弦が鍵１に対応して張られている。この弦と鍵１との間に、鍵１の動作によって弦を打撃するハンマアクション機構２０が設けられている。図２により、そのハンマアクション機構２０を説明する。
【００２８】
サポートレール２１およびシャンクレール２２は、ピアノの左右方向に延在して水平に設けられた固定部材である。サポートレール２１の後端部には、鍵１に沿って配設されたサポート２３の後端部が、センターピン２４により回動自在に結合されている。サポート２３の自由端部である前端部には、ジャック大２５ａとジャック小２５ｂとからなる略Ｌ字状のジャック２５が、その屈曲部近傍部分において回動自在にピン結合されている。サポート２３は、長手方向の中央やや前方よりの部分が、キャプスタン２６を介して鍵１に支持され、鍵１が押下されると上方に突き上げられるようになっている。
【００２９】
サポート２３の中央部には上方に延びるレペティションレバーステージ２７が固定されており、このレペティションレバーステージ２７の上端部には、レペティションレバー２８の中間部が回動自在にピン結合されている。レペティションレバー２８の前端部には、上下方向に貫通する長孔２８ａがレペティションレバー２８の長手方向に沿って形成されており、この長孔２８ａに、ジャック大２５ａの上端部が挿通されている。
【００３０】
シャンクレール２２の上面にはシャンクフレンジ３０が固定されており、このシャンクフレンジ３０には、ハンマ３１が回動自在にピン結合されている。ハンマ３１は、ハンマシャンク３２の先端にハンマヘッド３３が固定されてなるもので、ハンマシャンク３２の基端部が、シャンクフレンジ３０に回動自在にピン結合されている（この点を回動中心Ａとする）。ハンマシャンク３２の、シャンクフレンジ３０へのピン結合部のやや後方部分に当たる下面には、水平方向を軸とするローラ３４が装着されている。このローラ３４の下面は、ジャック大２５ａの上端面との間に僅かな隙間があいた状態で、レペティションレバー２８の上面に当接している。
【００３１】
また、シャンクレール２２には、このシャンクレール２２に沿ってレギュレーティングレール３５が固定されている。このレギュレーティングレール３５には、上下方向に位置調整可能とされたレギュレーティングボタン３６が設けられている。このレギュレーティングボタン３６の下端面には、ジャック小２５ｂの先端部が当接するクロスなどのクッション３６ａが取付けられている。また、鍵１の最後端部には、ハンマヘッド３３へ向かって延びるバックチェック３７が取付けられている。
【００３２】
さらに、サポートレール２１とシャンクレール２２と間には、図２に示すように、高さ調整部材３８を介して略コ字状のセンサ本体取付ブラケット３９が固定されている、このセンサ本体取付ブラケット３９には、後述するハンマセンサ７０を構成するセンサ本体７１が、鍵１に各々対応して取付けられている。
【００３３】
以上がハンマアクション機構２０である。また、このハンマアクション機構２０の奥側には、弦を押さえるダンパ機構４０が設けられている。ダンパレール４１は、鍵盤の全長に亘って設けられ、このダンパレール４１には、ダンパレバーフレンジ４２を介して、前後方向に延びるダンパレバー４３の一端が回動自在にピン結合されている。ダンパレバー４３は、各鍵１に対応して設けられている。ダンパレバー４３の自由端部である前端部には、ダンパブロック４４が回動自在に取付けられ、このダンパブロック４４には、上方に延びるダンパワイヤ４５が取付けられている。このダンパワイヤ４５の上端に、弦を上から押さえるダンパ（図示せず）が取付けられている。このダンパ機構４０によれば、押鍵された鍵１の後端部によりダンパレバー４３が突き上げられ、ハンマ３１が弦を打撃する直前に、ダンパが弦から上に離れるようになっている。従って、ダンパによって押鍵されていない鍵１に対応する弦の共振が防がれる。
【００３４】
ハンマアクション機構２０の動作は、以下の通りである。
鍵１が押下されると、サポート２３はキャプスタン２６により突き上げられ、図２においてピン２４を中心として反時計回りに回動する。すると、ジャック大２５ａがローラ３４を突き上げてハンマシャンク３２を時計回りの方向に回動させ、ハンマヘッド３３が、押鍵された鍵１に対応する弦を打撃する。これによって、その鍵１に応じた楽音が発せられる。
この打弦動作の際、ハンマヘッド３３が弦を打撃する手前でジャック小２５ｂが時計回りに回動することにより、ジャック大２５ａの上端部が前方に移動してローラ３４と離れ、また、ジャック小２５ｂの先端がレギュレーティングボタン３６のクッション３６ａに当接する。ハンマヘッド３３は、弦を打撃した後、弦の反発力と自重により下方に回動し、バックチェック３７で受けられ回動が停止させられる。
【００３５】
次に、鍵１が離されると、サポート２３が時計回りに、ハンマシャンク３２が反時計回りに、それぞれ回動する。これに伴って、ジャック小２５ｂがレギュレーティングボタン３６から徐々に離れ、ジャック大２５ａが反時計方向に回転してローラ３４の真下へ移動して再び当接し、押鍵前の初期状態に戻る。
【００３６】
〈１−３〉自動演奏装置
続いて、本実施形態の自動演奏装置について説明する。
図１および図２に示すように、棚板２における鍵１の後端部に対向する部分には、鍵盤の全長にわたって延びる長い長方形状の収納孔６０が形成されており、この収納孔６０に、本実施形態の自動演奏装置６１が組み込まれている。この自動演奏装置６１は、鍵１の後端部を押し上げることにより鍵１に押鍵動作を与えるもので、棚板２に着脱自在に取付けられた支持体６２と、この支持体６２に鍵１に対応して装着された複数のソレノイドユニット６３とから構成されている。
【００３７】
ソレノイドユニット６３は、磁性材料からなり磁路の主部を形成するヨークと、このヨークに組み込まれたソレノイド（いずれも図示せず）と、このソレノイドに嵌挿されたプランジャ６４とから構成されている。
【００３８】
自動演奏装置６１の動作は、以下の通りである。
記録手段に記録された演奏データが、時間経過に伴って順次読み出される。この演奏データに基づき、駆動回路から駆動電流がソレノイドに供給されると、ソレノイドの断面を巡回する磁場が発生する。発生した磁場により、プランジャ６４に上方へ向かう力が作用し、プランジャ６４は上動して鍵１の後端部を突き上げる。これにより、押鍵動作した際と全く同様にハンマアクション機構２０が作動して楽音が奏でられる。この押鍵動作が終了すると、ソレノイドへの駆動電流の供給が停止され、プランジャ６４は下動して元の位置に戻る。このようなソレノイドユニット６３のプランジャ６４の動きにより、演奏データに基づいた押鍵動作がなされ、自動演奏される。
【００３９】
〈１−４〉キーセンサおよびハンマセンサ
図１に示すように、キーヘッド３の、鍵１の前端部に対向する位置には、押鍵動作（打弦タイミングおよび打弦速度）を検出するキーセンサ５０が設けられている。このキーセンサ５０は、光センサが採用されており、キーヘッド３上に設けられたセンサ本体５１と、鍵１の下面に取付けられたシャッタ５２とによって構成され、センサ本体５１がシャッタ５２が光ビームＰを横切るときの光量の変化に基づいた信号をコントローラ（図示せず）に向けて出力する。その信号は、再生演奏時に鍵１を駆動するための演奏データとしてコントローラからフロッピディスクなどの記録手段に記録される。
【００４０】
また、このピアノには、ハンマシャンク３２の動作に基づいて押鍵動作を検出するハンマセンサ７０が設けられている。
このハンマセンサ７０は、図２に示すように、センサ本体取付ブラケット３９に配設されたセンサ本体７１と、ハンマシャンク３２に取付けられた板状のシャッタ７２とによって構成されている。センサ本体７１は、対向配置される発光部７１Ａおよび受光部７１Ｂ（図４〜図６等参照）を有し、この間に光ビームＰが形成されている。そして、ハンマセンサ７０は、センサ本体７１の光ビームＰをシャッタ７２が横切ることにより、ハンマシャンク３２の動作を検出するものであり、この検出信号が演奏データとして、コントローラを介して記録手段に記録される。
【００４１】
この記録手段は、例えば棚板２の前面に設けられた読み取り装置（図示せず）によって演奏データが読み取られるようになっており、この読み取り装置で読み取られた演奏データが、コントローラに入力されるようになっている。
【００４２】
〈１−５〉ハンマセンサ
〈１−５−１〉ハンマセンサの構成
本実施形態によるハンマセンサ７０は、図３に示すように構成されている。図３はハンマシャンク３２にシャッタ７２を取付ける前の状態を示した分解斜視図である。
【００４３】
シャッタ７２は、透明材料（例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂材料或いはガラス材料）によって、発光部７１Ａから発生するほぼ円形の光ビームＰが入射される入射面７２Ａと、入射された光を出射させる出射面７２Ｂとを有した板状に形成されている。また、シャッタ７２の起端側には、円柱状をした一対の取付部７２Ｃが突出形成されている。この入射面７２Ａおよび出射面７２Ｂは、球面または非球面凹レンズの一部を用いた形状となっており、入射された光を屈折させることにより光ビームＰを偏光させるものである。一方、ハンマシャンク３２には、取付孔３２Ａ、３２Ａが穿設されている。これらの取付孔３２Ａにシャッタ７２の取付部７２Ｃを嵌合させることによって、シャッタ７２はハンマシャンク３２に取付けられる。
【００４４】
〈１−５−２〉ハンマセンサの検出動作
次に、ハンマセンサ７０の検出動作について、図４ないし図７を参照しつつ説明する。なお、図４ないし図６は、シャッタ７２によって偏光される光ビームＰの状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。
【００４５】
図４（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシャッタ７２が、発光部７１Ａから受光部７１Ｂに届く光ビームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したものである。図４（ｂ）は、受光部７１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図４（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
発光部７１Ａおよび受光部７１Ｂは、偏光されるものが間に存在していない場合、発光部７１Ａから発生した光の光ビームＰが受光部７１Ｂによって受光されるように配置されている。この受光部７１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信号を発生する。
この状態において、シャッタ７２は光ビームＰに掛かっていないため、円形の光ビームＰが受光部７１Ｂに照射される。この受光部７１Ｂの出力信号は、図７のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコントローラに供給されることになる。
この図７は、シャッタ７２の移動量に対する受光部７１Ｂからの出力信号を示した特性線図である。
【００４６】
図５（ａ）は、シャッタ７２が矢印Ｂ方向に移動し、シャッタ７２の先端が光ビームＰの外側に掛かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。図５（ｂ）は、受光部７１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図５（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ７２は、入射された光を偏光して卵形に広げた光ビームＰとし、単位面積当たりの光量（即ち、照度）をＲ位置（図４）に比べて小さくする。
この状態では、受光部７１Ｂに照射される光ビームＰは、受光部７１Ｂから下側にはみ出させて照射させて、受光部７１Ｂでの照射面積を小さくすると共に、照度を小さくする。このため、受光部７１Ｂから出力される出力信号は、図７のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。
【００４７】
図６（ａ）は、シャッタ７２が図５（ａ）の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが偏光した状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図６（ｂ）は、受光部７１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図６（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ７２が矢印Ｂ方向に移動するのに伴って、卵形に偏光されて光ビームＰは、矢印Ｂの反対側に移動することになる。図６の状態では、受光部７１Ｂに照射される光ビームＰの照射面積がＭ位置（図５）に比べて小さくなるため、受光部７１Ｂから出力される出力信号は、図７のＥｎｄ位置（Ｅ）となる。
【００４８】
〈１−６〉本実施形態の効果
以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光センサ）７０は、透明材料によって形成されたシャッタ７２により、発光部７１Ａから受光部７１Ｂに向けて照射される光ビームを偏光させる。このシャッタ７２は、偏光後の光ビームＰを卵形に広げ、シャッタ７２を通さない光ビームに比べて、照度を低下させると共に、シャッタ７２が移動するＢ方向の逆に移動させる。
この結果、ハンマセンサ７０は、図７の特性線図に示すように、発光部７１Ａから発生する光ビームＰが円形の場合であっても、シャッタ７２の移動量に対する出力信号の変化が所望の特性（例えば、線形）になる。これにより、コントローラは、出力信号の傾斜を測定することにより、シャッタ７２（ハンマシャンク３２）の移動速度を容易に測定することが可能となる。
なお、シャッタ７２の入射面７２Ａおよび出射面７２Ｂの形状は、本実施形態に限らず、入射面７２Ａまたは出射面７２Ｂのうち、いずれか一方を球面凹レンズ或いは非球面凹レンズの一部を用いた形状、またはシリンドリカル凹レンズの一部を用いた形状としてもよい。即ち、シャッタ７２の形状は、受光部７１Ｂで受光される光ビームＰの光量が、シャッタ７２の移動に伴って、線形に変化するものであればよい。
【００４９】
２．第２の実施形態
次に、図８ないし図１１に基づいて、本発明による第２実施形態について説明する。本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５０】
〈２−１〉ハンマセンサの構成
本実施形態によるハンマセンサ８０は、発光部８１Ａおよび受光部８１Ｂ（図９ないし図１１参照）からなるセンサ本体（図示せず）と、シャッタ８２とからなり、第１実施形態のハンマセンサ７０に代えて取り付けられている。
図８はハンマシャンク３２にシャッタ８２を取付ける前の状態を示した分解斜視図である。
【００５１】
シャッタ８２は、透明材料（例えば、樹脂材料或いはガラス材料）によって、発光部８１Ａから発生する光が入射される入射面８２Ａと、入射された光が出射させる出射面８２Ｂとを有した板状に形成されている。また、シャッタ８２の起端側には、円柱状をした一対の取付部８２Ｃが突出形成されている。これらの取付部８２Ｃは、ハンマシャンク３２の取付孔３２Ａにそれぞれ穿設されることにより、シャッタ８２をハンマシャンク３２に取付けるものである。シャッタ８２は、平面の入射面８２Ａおよび出射面８２Ｂが所定角度θを有するプリズム状になっており、入射された光を屈折させることにより光ビームＰを偏光するものである。
【００５２】
〈２−２〉ハンマセンサの検出動作
次に、ハンマセンサ８０の検出動作について、図９ないし図１０を参照しつつ説明する。なお、図９ないし図１０は、シャッタ８２によって偏光される光ビームＰの状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。
【０００５３】
図９（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシャッタ７２が、発光部８１Ａから受光部８１Ｂに届く光ビームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したものである。図９（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図９（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
発光部８１Ａおよび受光部８１Ｂは、偏光されるものが間に存在していない場合、発光部８１Ａから発生したほぼ円形の光ビームＰが受光部８１Ｂによって受光されるように配置されている。この受光部８１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信号を発生する。
この状態において、シャッタ８２は光ビームＰに掛かっていないため、受光部８１Ｂには円形の光ビームＰが照射されている。受光部８１Ｂの出力信号は、図１２のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコントローラに供給されることになる。この図１２は、シャッタ８２の移動量に対する受光部８１Ｂからの出力信号を示した特性線図である。
【００５４】
図１０（ａ）は、シャッタ８２が矢印Ｂ方向に移動し、シャッタ８２の先端が光ビームＰの外側に掛かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。図１０（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光部８１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図１０（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ８２は、入射された光を偏光して卵形に広げた光ビームＰとし、単位面積当たりの光量（即ち、照度）をＲ位置（図９）に比べて小さくする。
この状態では、受光部８１Ｂに照射される光ビームＰは、受光部８１Ｂから下側にはみ出させて照射される照射面積を小さくすると共に、照度が小さくなっている。このため、受光部８１Ｂから出力される出力信号は、図１２のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。
【００５５】
図１１（ａ）は、シャッタ８２が図１０（ａ）の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが偏光した状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図１１（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光部８１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図１１（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ８２が矢印Ｂ方向に移動するのに伴って、卵形に偏光されて光ビームＰは、その長尺方向に潰れた形になる。図１１の状態では、受光部８１Ｂに照射される光ビームＰの照度がＭ位置（図１０）に比べて小さくなるため、受光部８１Ｂから出力される出力信号は、図１２のＥｎｄ位置（Ｅ）となる。
【００５６】
〈２−３〉本実施形態の効果
以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光センサ）８０は、透明材料によって形成されたシャッタ８２により、発光部８１Ａから受光部８１Ｂに向けて照射される光ビームＰを偏光させる。このシャッタ８２は、移動に伴って偏光後の光ビームＰを卵形に潰すように広げるため、シャッタ８２を通さない光ビームＰに比べて、照度を低下させる。
この結果、ハンマセンサ８０は、図１２の特性線図に示すように、シャッタ８２の移動量に対する出力信号の変化が所望の特性（例えば、線形）になる。コントローラは、この出力信号の傾斜を測定することにより、シャッタ８２（ハンマシャンク３２）の移動速度の測定を容易に行うことが可能となる。
【００５７】
３．第３の実施形態
次に、図１３ないし図１８に基づいて、本発明による第３実施形態について説明する。本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
〈３−１〉ハンマセンサの構成
本実施形態によるハンマセンサ９０は、発光部９１Ａおよび受光部９１Ｂ（図１５ないし図１７参照）からなるセンサ本体（図示せず）と、シャッタ９２とからなり、第１実施形態のハンマセンサ７０に代えて取り付けられている。
図１３はハンマシャンク３２にシャッタ９２を取付ける前の状態を示した分解斜視図である。図１４はシャッタ９２の正面図である。
【００５９】
シャッタ９２は、透明材料（例えば、樹脂材料或いはガラス材料）によって、発光部９１Ａから発生する光が入射される入射面９２Ａと、入射された光が出射させる出射面９２Ｂとを有した板状に形成されている。また、シャッタ９２の起端側には、円柱状をした一対の取付部９２Ｃが突出形成されている。これらの取付部９２Ｃは、ハンマシャンク３２の取付孔３２Ａにそれぞれ穿設されることにより、シャッタ９２をハンマシャンク３２に取付けるものである。シャッタ９２は、図１４に示すように、樹脂材料或いはガラス材料等の透明材料に遮光粒子を混入させた板体で、先端側から起端側に向けて、図１４の透過光量の特性線のように、遮光粒子の濃度が、漸次増えるように形成されている。このため、シャッタ９２は、入射面９２Ａから入射される光粒子をこの遮光粒子によって吸収し、残った光粒子のみを受光部９１Ｂに照射する。このシャッタ９２は、光ビームＰが照射される位置によって遮光粒子の濃度が異なっているため、この遮光粒子の濃度に対応した照度の光ビームを受光部９１Ｂに照射することになる。なお、シャッタは、その表面をボカシすりガラス状に形成することも考えられる。入射面９２Ａと出射面９２Ｂがほぼ平行となっているため、入射面９２Ａから入射された光は偏光されずに出射面９２Ｂから出射される。
【００６０】
〈３−２〉ハンマセンサの検出動作
次に、ハンマセンサ９０の検出動作について、図１５ないし図１８を参照しつつ説明する。なお、図１５ないし図１７は、シャッタ９２によって得られる光ビームＰの状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。
【００６１】
図１５（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシャッタ９２が、発光部９１Ａから受光部９１Ｂに届く光ビームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したものである。図１５（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ９２の移動状態を、図１５（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
発光部９１Ａおよび受光部９１Ｂは、遮光されるものが間に存在していない場合、発光部９１Ａから発生した光ビームＰが受光部９１Ｂによって受光されるように配置されている。この受光部９１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信号を発生する。
この状態において、シャッタ９２は光ビームＰに掛かっていないため、受光部９１Ｂには円形の光ビームＰが照射されている。受光部９１Ｂの出力信号は、図１８のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコントローラに供給されることになる。
この図１８は、シャッタ９２の移動量に対する受光部９１Ｂからの出力信号を示した特性線図である。
【００６２】
図１６（ａ）は、シャッタ９２が矢印Ｂ方向に移動し、シャッタ９２の先端が光ビームＰの外側に掛かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。図１６（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ９２の移動状態を、図１６（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ９２は、入射された光の粒子をシャッタ９２内の遮光粒子によって吸収し、残った光粒子を受光部９１Ｂに照射する。これにより、シャッタ９２の先端側によって若干小さくなった光ビームを受光部９１Ｂに照射する。
この状態では、照度が小さくなった分、受光部９１Ｂから出力される出力信号は、図１８のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。
【００６３】
図１７（ａ）は、シャッタ９２が図１６（ａ）の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが遮光された状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図１７（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ９２の移動状態を、図１７（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。
シャッタ９２が矢印Ｂ方向に移動するのに伴って、遮光粒子の濃度が大きくなるため、受光部９１Ｂに照射される光ビームＰの照度がＭ位置（図１６）に比べて小さくなる。そして、この受光部８１Ｂから出力される出力信号は、図１８のＥｎｄ位置（Ｅ）となる。
【００６４】
〈３−３〉本実施形態の効果
以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光センサ）９０は、移動方向に対して遮光粒子の濃度が異なったシャッタ９２により、発光部９１Ａから受光部９１Ｂに向けて照射される光ビームＰの照度を可変させる。これにより、受光部９１Ｂは、シャッタ９２の位置に対応した照度を有する光ビームＰを受光することになる。
この結果、ハンマセンサ９０は、図１８の特性線図に示すように、シャッタ９２の移動量に対する出力信号の変化が所望の特性（例えば、線形）になる。コントローラは、この出力信号の傾斜を測定することにより、シャッタ９２（ハンマシャンク３２）の移動速度を容易に測定することが可能となる。
【００６５】
〈４〉本発明による変形例
以上、本発明の実施形態の説明を行ったが、上記各実施形態はあくまでも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲内で任意に変形を加えることができる。例えば以下のようなものが考えられる。
【００６６】
（１）前記各実施形態は、発光部から発生する光ビームの形状をほぼ円形とした場合について説明したが、長円或いは楕円であってもよい。この場合には、シャッタの形状を、シャッタの移動に伴って、受光部で受光される光ビームの光量が線形に変化させるようにすればよい。
【００６７】
（２）前記各実施形態では、光センサをハンマセンサに用いた場合を例示したが、本発明はこれに限らず、図１のキーセンサ５０に用いてもよく、この場合、シャッタ５２の部分にシャッタ７２、８２、９２を用いればよい。さらに、本発明は、鍵盤楽器に限らず、移動体の移動状態を検出するセンサとして適用することも可能である。
【００６８】
（３）前記各実施形態では、本発明をグランドピアノに適用した場合を例示して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られず、アップライトピアノ、チェンバロ、チェレスタ、オルガン、電子鍵盤楽器など、あらゆる鍵盤楽器に適用することができる。
【００６９】
（４）前記各実施形態によるハンマセンサでは、センサ本体に発光部、受光部を内蔵するようにしたものを示したが、センサ本体に発光部、受光部を内蔵せずに、光ファイバを介してセンサ本体に光の送り、受けを行うようにしてもよい。
【００７０】
（５）前記各実施形態では、シャッタの移動量に対する出力信号の特性を線形とする場合について例示したが、シャッタの形状を種々変形することにより、非線形の特性を得ることも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように本発明による光センサは、光透過部材の移動量に対する受光部からの出力信号による特性を、光ビームの形状に拘束されずに、例えば線形な特性とすることにより、出力信号の処理を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態による光センサがハンマセンサとして組込まれたグランドピアノの主要部を示す側面断面図である。
【図２】  前記グランドピアノのアクション機構を示す側面図である。
【図３】  ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状態を示す斜視図である。
【図４】  同実施形態によるハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図５】  図４に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図６】  図５に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図７】  第１実施形態によるハンマセンサのシャッタの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図である。
【図８】  第２実施形態によるハンマセンサにおいて、ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状態を示す斜視図である。
【図９】  同実施形態によるハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１０】  図９に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１１】  図１０に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１２】  第２実施形態によるハンマセンサのシャッタの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図である。
【図１３】  第３実施形態によるハンマセンサにおいて、ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状態を示す斜視図である。
【図１４】  同実施形態によるハンマセンサに用いられるシャッタの正面図である。
【図１５】  同実施形態によるハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１６】  図１５に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１７】  図１６に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図１８】  第３実施形態によるハンマセンサのシャッタの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図である。
【図１９】  従来技術によるハンマセンサの検知タイミングを示す図である。
【図２０】  従来技術によるハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図２１】  図２０に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図２２】  図２１に続く、ハンマセンサの検出動作を示す図である。
【図２３】  従来技術によるハンマセンサのシャッタの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
３１・・・ハンマ、３２・・・ハンマシャンク、７０、８０、９０・・・ハンマセンサ、７１・・・センサ本体、７２、８２、９２・・・シャッタ、７２Ａ、８２Ａ、９２Ａ・・・入射面、７２Ｂ、８２Ｂ、９２Ｂ・・・出射面、７２Ｃ、８２Ｃ、９２Ｃ・・・取付部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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